android底层开发流程_从linux驱动到APK调用_图文详解

### Android底层开发流程详解 #### 一、概述 在探讨Android APK如何调用Linux底层驱动之前，我们首先需要了解整个Android系统的组成结构及其工作原理。Android系统架构自底向上可以分为Linux内核、硬件抽象层（HAL）、Android运行时、应用框架以及应用程序层等几个部分。其中，Linux内核主要负责提供基础服务，包括进程管理、内存管理、网络栈、设备驱动等，是Android系统最底层的部分。本篇文章将重点介绍如何在Linux环境下编写一个简单的LED驱动，并通过用户空间的应用程序来控制该驱动。 #### 二、在Linux下编写驱动程序 驱动程序作为操作系统与硬件之间的桥梁，其编写质量直接影响着系统的稳定性和性能。在Android中，大多数底层硬件设备都是通过Linux内核中的驱动来实现控制的。下面将以一个简单的LED驱动为例，详细介绍从驱动编写到用户空间应用调用的完整过程。 1. **创建驱动目录**： - 在Linux 3.0内核源码的`drivers`目录下创建一个新的子目录`hello_me`，用于存放LED驱动的相关文件。 2. **编写Makefile**： - Makefile文件定义了编译规则，用于指定如何编译和链接模块。以下是一个简单的Makefile示例： ```makefile # Makefile for HELLO_ME_LEDS # SPI testing only (using spidev driver) obj-$(CONFIG_HELLO_ME_LEDS) += leds.o ``` - 这个Makefile指定了当CONFIG_HELLO_ME_LEDS配置被启用时，需要编译的文件为`leds.o`。 3. **编写Kconfig**： - Kconfig文件用于配置内核模块或驱动的选项。下面是一个简单的Kconfig示例： ```kconfig config HELLO_ME_LEDS tristate "HELLO_ME LEDS Driver" help Say Y here if you want to support the LEDS device ``` - 这个Kconfig配置项允许用户在配置内核时选择是否支持LED设备。 4. **编写驱动代码**： - `leds.c`文件包含了实际的驱动代码，下面是一个简化的示例： ```c #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/errno.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/init.h> #include <linux/delay.h> #include <linux/device.h> #include <asm/uaccess.h> #include <asm/irq.h> #include <asm/io.h> #define GPIO_BASE 0x01C20800 #define GPE_CFG0 (GPIO_BASE + 0x90) // PECFG0 #define GPE06_CFG (1 << 24) // 配置PE06为输出模式 #define GPE_DATA (GPIO_BASE + 0xA0) static struct class *leddrv_class; volatile unsigned long *gpe_cfg0 = NULL; volatile unsigned long *gpe_date = NULL; static int led_drv_open(struct inode *inode, struct file *file) { *gpe_cfg0 &= ~(GPE06_CFG); // 清除PE06_CFG位 *gpe_cfg0 |= GPE06_CFG; // 设置为输出模式 printk(KERN_ALERT "led open\n"); return 0; } static ssize_t led_drv_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) { int val; copy_from_user(&val, buf, count); if (val == 1) { *gpe_date &= ~(0x01 << 6); // 写入PE06 } else { *gpe_date |= (0x01 << 6); } return count; } ``` - 上述代码实现了两个重要的函数： - `led_drv_open()`：当用户空间的应用程序通过`open()`系统调用打开设备文件时，会调用此函数。 - `led_drv_write()`：当用户空间的应用程序通过`write()`系统调用向设备文件写入数据时，会调用此函数。此函数根据传入的数据值控制LED的开关状态。 #### 三、编译并加载驱动 完成驱动程序的编写后，还需要将其编译成内核模块，并加载到正在运行的Linux内核中。这通常可以通过以下步骤完成： 1. **配置内核**： - 使用`menuconfig`或`nconfig`工具进行内核配置，确保`HELLO_ME_LEDS`配置项被启用。 2. **编译内核模块**： - 执行`make modules`命令编译内核模块。 3. **加载模块**： - 使用`insmod`命令加载驱动模块至内核中。 #### 四、从用户空间调用驱动 一旦驱动加载到内核中，用户空间的应用程序就可以通过标准的文件操作接口（如`open()`, `read()`, `write()`等）来访问设备文件，从而间接地控制硬件设备。 1. **创建设备文件**： - 通常，设备文件会被创建在`/dev`目录下，例如：`/dev/myled`。 2. **编写应用程序**： - 使用C语言或Java等编程语言编写应用程序，通过调用系统提供的文件操作接口来控制LED的状态。 #### 五、总结 通过以上步骤，我们可以清楚地看到从编写Linux驱动到最终在用户空间的应用程序中调用的过程。这一过程不仅涉及到内核空间的驱动编写，还涉及到用户空间的应用开发，是Android底层开发中非常核心的内容之一。掌握这一过程对于深入理解Android系统的工作机制以及进行更复杂的硬件集成工作都具有重要意义。